1 中国石油大学 传感器 实验报告 成 绩： 班级： 姓名： 同组者： 教师： 反射式光纤位移传感器 【实验目的】 1. 了解光纤传输的基本原理 2. 了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能 3. 利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。 【实验原理】 １．光导纤维与光纤传感器的一般原理 图１ 光纤的基本结构 光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。 由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可 以 通过光特性参量的变化来 检 测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工 作原理。 ２．反射式位移传感器的结构原理 反射式光纤位移传感器是一种传输型 光纤传感器。其 原理如图２所示：光纤采 用Ｙ 型 结构，两束 多 模 光纤，一端合 并 组成光纤探 头 ，另 一端分 为两 支 ，分 别 作为光源 光纤和接 收 光纤。光从 光源耦 合 到光源 光纤，通过光纤传输，射向反射片 ，再 被 反射到接 收 光纤，最 后 由光电转 换 器接 收 ，转 2 换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图２ 反射式位移传感器原理 图３ 反射式光纤位移传感器的输出特性 【实验装置】 SET-QX 型光纤位移传感器实验箱。 【实验内容】 1. 观察光纤结构：光纤探头为半圆型结构，由数百根纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。 2. 装上光纤探头，探头对...
